基于結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)分析.pdf

1、基因是遺傳信息的物理和功能單位，基因功能的體現(xiàn)取決于其結(jié)構(gòu)和表達(dá)調(diào)控狀況?；虮磉_(dá)的調(diào)控就是把這些基因結(jié)構(gòu)變換成多種多樣基因功能的操作者。因此基因表達(dá)調(diào)控研究對(duì)揭示生命的奧秘具有重大意義。mRNA轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控是調(diào)控的基本控制點(diǎn)，也是最重要的一環(huán)，其實(shí)質(zhì)是轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合相應(yīng)的調(diào)控元件，影響了RNA聚合酶的活性，從而影響了基因的轉(zhuǎn)錄水平。針對(duì)目前國(guó)際上從結(jié)構(gòu)角度研究較少的情況，本文從蛋白-核酸復(fù)合物的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)出發(fā)，分析氨基酸-堿基作用對(duì)，探索

2、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的預(yù)測(cè)方法。 本文從PDB大分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中查尋出所有記錄的蛋白-核酸復(fù)合物。利用復(fù)合物作用力計(jì)算軟件，對(duì)這些蛋白-核酸復(fù)合物的三維空間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到復(fù)合物中可能存在的氨基酸側(cè)鏈同核酸之間的作用對(duì)。然后依據(jù)SWISSPROT數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)蛋白的注釋，分成與調(diào)控過程相關(guān)的復(fù)合物集合和與調(diào)控?zé)o關(guān)的復(fù)合物集合。我們對(duì)蛋白-核酸復(fù)合物中的氨基酸側(cè)鏈同核酸之間的作用對(duì)(包括氫鍵跟非鍵作用)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過分析DNA跟轉(zhuǎn)

3、錄因子的氨基酸殘基作用的局部環(huán)境信息，發(fā)現(xiàn)一些三聯(lián)或者五聯(lián)殘基片段總是結(jié)合DNA，因此我們提出猜想：在轉(zhuǎn)錄相關(guān)的蛋白-核酸復(fù)合物中，氨基酸殘基環(huán)境或者堿基環(huán)境在一定程度上決定了中央殘基或者堿基是否為作用位點(diǎn)。 對(duì)非冗余的蛋白-核酸復(fù)合物數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提取結(jié)合序列和作用位點(diǎn)信息，用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法初步探索了蛋白同核酸作用的結(jié)合模式。建立了一個(gè)反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，充分利用蛋白同核酸結(jié)合的信息，不斷調(diào)整參數(shù)，反復(fù)進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，對(duì)DN

4、A結(jié)合蛋白的結(jié)合殘基進(jìn)行了預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)局部環(huán)境信息能夠以65.85％的NP較好地預(yù)測(cè)給出蛋白的結(jié)合殘基。我們用支持向量機(jī)對(duì)結(jié)合堿基進(jìn)行預(yù)測(cè)，選擇不同窗寬和參數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測(cè)，并與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)11個(gè)窗口長(zhǎng)度的堿基環(huán)境的預(yù)測(cè)性能相對(duì)較好。使用徑向基核函數(shù)，支持向量機(jī)成功預(yù)測(cè)為結(jié)合堿基的比例能達(dá)到89.72％，敏感性能達(dá)到66.71％。最后，我們對(duì)兩種方法進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)支持向量機(jī)預(yù)測(cè)結(jié)合堿基較為成功。 本文利用蛋白